用于运行燃料电池系统的方法、控制器与流程

本发明涉及一种用于运行燃料电池系统的方法。另外，本发明涉及一种控制器，该控制器设立为用于实施该方法的步骤。

背景技术：

1、pem燃料电池具有聚合物电解质膜，该聚合物电解质膜布置在阳极与阴极之间。借助pem燃料电池可以将供应给阳极的氢气和以空气的形式供应给阴极的氧气转化为电能、热量和水。为了提高所产生的电压，在实际应用中将多个燃料电池组合成燃料电池堆叠，也被称为“堆垛”。

2、在燃料电池中在电化学反应时产生的水需要从阳极气体中去除。为此，在再循环回路中集成有具有容器的水分离器，在该容器中收集所分离的水。根据容器中的液位，打开排泄阀并且腾空容器。为了识别何时需要腾空容器，可以借助液位传感器监控容器中的液位。然而，该液位传感器在移动应用中受到波动和振动的影响，所述波动和振动可以影响测量结果，使得液位传感器的使用是成问题的。除此之外，液位传感器增加成本。

技术实现思路

1、因此，本发明所涉及的任务在于，提出一种用于运行燃料电池系统的方法，该方法能够实现在没有液位传感器的情况下以可靠且同时成本有利的方式监控在用于收集所分离的水的容器中的液位。

2、为了解决所述任务，提出一种具有权利要求1的特征的方法。本发明的有利的扩展方案能够从从属权利要求中得到。除此之外，提出一种用于实施该方法或各个方法步骤的控制器。

3、在所提出的用于运行燃料电池系统的方法中，经由燃料管线向燃料电池供应来自罐的氢气以及来自再循环回路的经再循环的氢气作为阳极气体，并且其中，包含在所述阳极气体中的水借助集成到再循环回路中的水分离器被分离、被收集在容器中并且通过排泄阀的暂时的打开从所述系统中被去除。

4、在此，实施下述步骤：

5、-打开布置在容器上的排泄阀；

6、-检测在氢气计量阀上游在燃料管线中的压力的突然变化；

7、-辨识出该容器是空的。

8、如果该容器是满的或水位高于排泄阀的附接部位，则随着排泄阀的打开，首先是水、而非气体排出。在此，再循环回路中的额定压力几乎不改变，使得为了压力平衡而经由氢气计量阀截止的氢气的量基本上保持相同。只有当气体、而非水经由排泄阀被导出时，才需要进一步打开已打开的氢气计量阀，用以维持额定压力。这种情况突然发生，并且因此可以被考虑用于下述内容的明确指示：现在气体排出并且容器是空的。

9、只要只有水并且没有气体经由排泄阀从容器中被导出，就几乎不需要(尽管水柱变小)补充氢气。因为水的导出只略微地影响在再循环回路中的额定压力。

10、有利的是，为了检测在燃料管线中的压力的突然变化，对在燃料管线中的压力传感器的信号进行分析处理，因为这是一种用于检测压力变化的简单且准确的可能性。

11、当为了检测在燃料管线中的压力的突然变化对用于操控氢气计量阀的执行器电流进行分析处理时，产生另一优点，因为通过压力传感器不产生附加的成本。

12、如果容器为空的时间点(t)至少暂时存储在控制器中，则这是有利的，因为该信息可以用于操控燃料电池系统中的另外的功能。

13、当排泄阀在辨识出压力的突然变化之后立即被关闭时，产生特殊的优点，因为没有氢气可以漏出到环境中。

14、此外提出，对执行器电流的分析处理所基于的信号事先进行过滤和/或在时间上求平均。通过这种方式可以提高该分析处理的精度。

15、优选地，在分析处理压力时，考虑排泄阀的去抖动时间。这就是说，在排泄阀的操控与打开之间的一定的时间偏移同时被纳入到该分析处理中。通过这种方式可以进一步提高分析处理的精度。

16、另外，在对压力进行分析处理时，考虑在打开的清除阀的情况下出现的负载变化。因为，该负载变化可以导致对氢气计量阀的被改变的操控，使得燃料管线中的压力发生变化。

17、除此之外，提出一种控制器，该控制器设立为用于实施根据本发明的方法的步骤。尤其是，借助该控制器可以对操控氢气计量阀所需要的执行器电流进行检测和分析处理。如果该分析处理得出在打开排泄阀之后执行器电流的在时间上偏移的升高，则这能够推断出空的容器。在这种情况下，可以借助控制器操控并打开排泄阀，以便腾空该容器。优选地，为了对执行器电流进行分析处理，在控制器中保存相应的算法。

技术特征：

1.一种用于运行燃料电池系统的方法，其中，经由燃料管线(20)向至少一个燃料电池(101)供应来自罐(21)的氢气以及来自再循环回路(50)的经再循环的氢气作为阳极气体，并且其中，包含在所述阳极气体中的水(6)借助集成到所述再循环回路(50)中的水分离器(2)被分离、被收集在容器(3)中并且通过排泄阀(41)的暂时打开从所述系统中被去除，

2.根据权利要求1所述的方法，

3.根据权利要求1所述的方法，

4.根据权利要求3所述的方法，

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

7.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，

8.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，

9.一种控制器，所述控制器设立为用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法的步骤。

技术总结本发明涉及一种用于运行燃料电池系统(1)的方法，其中，经由燃料管线(20)向至少一个燃料电池(101)供应来自罐(21)的氢气以及来自再循环回路(50)的经再循环的氢气作为阳极气体，并且其中，包含在所述阳极气体中的水(6)借助集成到所述再循环回路(50)中的水分离器(2)被分离、被收集在容器(3)中并且通过排泄阀(41)的暂时的打开从所述系统中被去除。为了探测满的容器(3)，实施下述步骤：‑打开布置在所述容器(3)上的排泄阀(41)，‑检测在氢气计量阀(51)上游在所述燃料管线(20)中的压力的突然变化，‑辨识出所述容器(3)是空的。除此之外，本发明涉及一种用于实施所述方法或各个方法步骤的控制器(27)。技术研发人员：C·魏瑟尔,T·法尔肯瑙,T·博施,A·贝特受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16